Способ упрощения режущего инструмента

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) Яа 9 51)5 б)1 109ЗОБРЕТЕНИЯ АНИЕ КОМУ СВ ОПИ К АВТО ЛЬСТВУ 2(54) СПОСОб УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к термической обработке стали концентрированными источниками энергии, конкретнее лазерным излучением, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении режуще. го инструмента, Цель изобретения - повышение качества инструмента путем увеличения стойкости режущей кромки. Сущность изобретения заключается в том, что после объемной закалки с последующим отпуском инструмента проводится закалка с помощью лазерного луча его режущей кромки, причем смещение каждой последующей дорожки относительно предыдущей составляет 0,6-1,2 ширины дорожки, а сканирование лазерного луча осуществляется под углом 30-60 к режущей кромке, 4 фиг., 1 табл,(21) 4822978/02(71) Научно-производственное обьедпо механизации, роботизации трудвершенствованию ремонтного обесна предприятиях черной металлургиметмеханизация"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1014925, кл, С 21 О 1/09, 1982,СарЫе Егейевеп Тпегт 90 е. 1150, р. 39-48,инение аисопечения и "Черенко, ия нов 80, Ь жей. подвергаемых выбраковке по выкрашиванию режущей кромки,Наиболее близким к предлагаемому является способ лазерного термоупрочнения режущего инструмента, включающий объемную закалку с последующим отпуском и поверхностной закалкой сканированием лазерного луча в пределах заданной ширины образованной несколькими дорожками упрочненной зоны.Однако такой способ не обеспечивает достаточного для приработки упрочненного слоя чередования зон закалки и отпуска, что отрицательно сказывается на стойкости упрочненной режущей кромки и приводит к ее разрушению в процессе эксплуатации при циклйческих нагрузках.Режущая кромка обработанного известным способом инструмента образована непрерывным закаленным слоем мет ла,Изобретение относится к лазерной обработке металлов и может быть использовано в машиностроении, металлургии и других областях для энергетического упрочнения режущего инструмента.Известен способ термической обработки стальных дателей, включающий термическую обработку и последующую поверхностную закалку деталей лазерным лучом,Применение такого способа для термического упрочнения режущих кромок ножей для резки проката, например, позволяет по высить ударную вязкость до 25 Мдж/м при том же уровне твердости. Однако при этом не наблюдается повышения износостойкости ножей, а также срока их службы, хотя количество отказов ножей по выкрашиванию и сокращается, Повышение стойкости лазерного термоупрочнения ножей не перекрывает в этом случае затрат по замене но)(л О ал ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР1747508 А 1едином зоной закалки, под которой находится зона отпуска, Поэтому в местах концентрации растягивающих напряжений прилокальных нагрузках на инструмент в немрелаксируются трещины, что ведет к выкрашиванию режущей кромки и преждевременному выходу иэ строя,Целью изобретения является повышение стойкости упрочненной режутей кромки эа счз улучшен:л"., усль й приработкизон закалки и отпуска,Поставленная цель достигается тем, чтов способе лазерного термоупрочнения режущей кромки инструмента, включающемобъемную закалку с последующим отпускоми поверхностной закалкой сканированиемлазерного луча в пределах заданной ширины образованной йесколькими Дорожкамиупрочненной зоны, смещение каждой последующей дорожки относительно предыдущей выбирают в интервале 0,6-1,2.ширины дорожки, а сканирование, лазерного луча осуществляют под углом 30 - 60 крежущей кромке инструмента.На фиг.1 показан нож, обрабатываемыйлазерным инструментом; на фиг.2 - дорожки упрочненной зоны при минимальномсмещении; на фиг.3 - то же, при среднемсмещении; на фиг.4 - то же,при максимальном смещении.Режущий инструмент содержит нож 1,режущую кромку 2 шириной В, дорожки 3упрочненной зоны. Кроме того на чертежахобозначено ширина Я дорожки, величинасмещения дорожек (1 щп = 0,6 Я,тас = 1,2Я), Стрелкой показано направление лазерного луча,Способ осуществляют следующим об разом;Проводят термическую обработку образцов, напримео из стали 6 Х 82 С. Образец подвергают закалке в масле с отпуском идополнительной закалке сканированием лазерного луча. Нагрев под объемную закалку вмасле осуществляют до температуры 950 С.Точка начала мартенситного превращения Т= 210 С. Отпуск при температуре 200 Сведут в течение 1 ч. Поверхностную закалкусканированием лазерного луча посредствомустановки "Комета 2 У" осуществляют по прямолинейному закону с последовательным образованием дорожек 3. Плотность мощностилуча 5 - 10" В т/см, скорость перемещенияглуча относительно ножа 1 10-15 мм/с, диаметр пятна нагрева 3 мм, Амплитуда сканирования равна ширине упрочненной зоны,Ширина упрочненной зоны в зависимости оттипа ножа составляет 5-12 ммСледует отметить, что для тонких ножейтолщиной 5 - 10 .мм угол рекомендуетсябрать ближе к 60 О, в то время как для толстых ножей толщиной более 10 мм - ближе к ЗОО.Траектория сканирования обеспечивается системой ЧПУ, связанной с лазерной установкой,Смещение каждой последующей дорожки 3 относительно предыдущей в интервале 0,6-1,2 ширины дорожки обеспечивает 10 создание оптимальных условий приработки зон закалки и отпуска, которые выполняют демпфирующую роль при циклическом нагружении режущей части ножа 1, тем самым повышается стойкость слоя упрочненной зоны, и следовательно. ресурс работы режущего инструмента;Величина смещения меньше 0,6 ширины дорожки 3 ведет к повышенным энерге 15 тическим затратам и снижению стойкости 20 ножа 1 за счет перезакалки лазерноупроч-. ненных участков поверхности режущей кромки 2, приводящей к концентрированию растягивающих напряжений, которые, в свою очередь, обеспечивают раскрытие тре 5 щин,Величина смещения 1,2 ширины дорож-:ки получена при максимальной приработкеэон упрочнения и отпуска,Величина смещения больше 1,2 шири 30 ны дорожки приводит к выходу на рабочуюповерхность ножа исходной структуры, чтоведет к преждевременному износу инструмента. Сканирование лазерного луча под.;углом 30-60 к режущей кромке 2 инстру 35 мента способствует адаптации структурыслоя упрочненной зоны. к действию скалывающих напряжений прй эксплуатации режущего инструмента, что в совокупности сосмещением дорожек 3 увеличивает ударную40 вязкость упомянутого слоя и его ресурс работы,Сканирование лазерного луча под углом, лежащим вне заявленного интервалаухудшает адоптацию структуры упрочнен 45 ного слоя к действию скалывающИх напряжений при эксплуатации ножей,При угле сканирования больше 60 резко падает качество термообработки, происходит увеличение объемной доли зоны50 отпуска в упрочненном слое, что приводит кснижению стойкости режущей кромки 2.Критерием оценки стойкости упрочненной режущей кромки является время эксплуатации инструмента до его разрушения- эксплуатационная стойкость, см, таблицу,55 Ф о р м у.л а и з о б р е т е н и яСпособ упрочнения режущего инструмента, включающий объемную закалку, отпуск иповерхностную закалку перемещающимся лазерным лучом, направленным под заданным1747508 Влияние параметров работки на стойкость ножей сортопрокэтного стана 250 углой м:)УеЖ 7 щей кромке инструмента и собразойанием дорожек упрачнения с задан- .ным смещением относительно друг друга поотношению к ширине отдельной дорожки,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 5повцшййия качества Инструмейта путем увеличения стойкости режущей кромки, лазерный Луч при закалке.направлЪют под углом 30-60 О, а образование дорожек упрочнения осуществляют со смещением относительно друг друга 0,6-1,2 от ширины дорожки.1747508 Составитель В;М.КатуниРедактор Ю.Середа Техред М.Моргентал р Е. Соломиская о оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул,Гагарина, 101 Заказ 2474 ВНИИПИ Госу Тиражвенного комитета по из 113035, Москва, Ж, Р Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб 4/5